新型太陽能廣告自行車的研究與設(shè)計(jì)

劉自成+王志坤+劉松

摘 要 本設(shè)計(jì)為一種新型太陽能廣告自行車，在前輪的車條上安裝有低功耗的32個(gè)LED組成的燈條，當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的Freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面；其廣告形式新穎、美觀、環(huán)保、安全，達(dá)到很好的宣傳效果并且產(chǎn)品成本低，適合商業(yè)運(yùn)作。在車身上安裝有太陽能電池板，將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，減少了對不可再生能源的利用；面對寒冷的天氣，在車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電阻絲發(fā)熱使得騎車成為一種享受；車上安裝轉(zhuǎn)向燈設(shè)備，提高了夜里行車的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞 太陽能；廣告；自行車；節(jié)能減排

中圖分類號：U484 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）17-0015-01

1 研究背景及意義

騎自行車代替開車出行可節(jié)約大量化石能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)如果有1/3的人用騎自行車替代開車出行，那么每年將節(jié)省汽油消耗約1700萬噸，相當(dāng)于一家大型石化公司全年汽油產(chǎn)量。而全國的廣告費(fèi)用更是居高不下，2010年中國廣告投放總額（不包括戶外投放）超過7200億元，與2009年相比達(dá)到了11.3%的增幅。2011年僅山東各主要電臺(tái)，每月的廣告費(fèi)用約為120萬。鑒于此，我們設(shè)計(jì)了新型太陽能廣告自行車。如果把本產(chǎn)品進(jìn)行全國推廣，其新穎的廣告形式，既能達(dá)到廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)用。

2 新型太陽能發(fā)電自行車總體設(shè)計(jì)

新型太陽能廣告自行車主要由六個(gè)模塊組成：

1）LED燈條模塊：利用LED燈條的亮和滅來顯示廣告詞或畫面。

2）電源控制模塊：通過太陽能電池板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為整個(gè)系統(tǒng)提供電力保障。

3）車把加熱模塊：利用輔助加熱裝置給使用者提供舒適、安全的享受。

4）車燈控制模塊：以高亮LED作為車大燈，加轉(zhuǎn)向燈。提高使用者在夜間騎車的安全系數(shù)。

5）測速車速模塊：用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速，為控制部分提供控制參數(shù)。

6）核心控制模塊：控制燈條內(nèi)LED燈、車燈、電阻絲以及充放電的實(shí)現(xiàn)。

LED燈條模塊：

前輪車條上安裝有低耗能的32個(gè)LED組成的燈條，通過矩陣式連接方法排列組成。當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，燈條內(nèi)LED的亮和滅，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

電源模塊設(shè)計(jì)：

利用太陽能和交流電切換模式。在晴天時(shí)可利用太陽能電池板為蓄電池充電；而在陰雨天氣，可切換到交流電充電模式。采用這種模式既能體現(xiàn)節(jié)能減排理念，又解決在陰雨天不能及時(shí)為蓄電池充電的缺陷。

車把加熱模塊：

車把內(nèi)裝有電阻絲，電阻絲利用電能加熱。該方式成本低，耗電少，加熱快。

車燈控制模塊：

用1W高亮白光LED燈，此燈亮度高，體積小，性價(jià)比、壽命都高于其他照明燈，突出節(jié)能減排的理念。

測量車速模塊：

采用干簧管測速，在自行車前輪安裝有小型磁鐵，車圈上安裝有干簧管（霍爾元件）用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速。（可以自動(dòng)控制無極調(diào)整車速）讓使用者很好的控制車速。干簧管價(jià)格低廉、性價(jià)比高，且技術(shù)要求低，便于操作。

核心控制模塊：

用freescale MC9S12X128單片機(jī)作為核心控制芯片。該芯片價(jià)格適中，系統(tǒng)穩(wěn)定，具有睡眠低功耗模式，可喚醒觸發(fā)。

3 新型太陽能發(fā)電自行車的工作原理示意圖及說明

新型太陽能廣告自行車工作原理示意圖

在晴天，太陽能電池板通過電源管理模塊將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中；在陰天，又可以切換到交流電充電模式；32個(gè)LED燈通過車輪的旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)新意的廣告效果；前輪安有小磁鐵，車圈上安有干簧管用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速；當(dāng)按下車把加熱開關(guān)后，核心控制器控制車把內(nèi)的電阻絲利用電能加熱；車把上還配有轉(zhuǎn)向燈，夜里騎車更安全。

4 性能分析

4.1 蓄電池容量的選用

LED燈的功率：20mW×32=640mW=0.64W；照明LED的功率為3W；加熱功率為20W×2=40W；工作電壓選用12V，工作電流：I=（0.64mW+3W+40W）/12=3.6A。每天2小時(shí)騎行時(shí)間，則Q=3.6×2=7.2Ah，即容量至少為7.2Ah。

綜上所述電池選用：12V-10Ah的鉛酸蓄電池。

4.2 太陽能電池板的選用

按太陽能電池板每天工作8小時(shí)計(jì)算，設(shè)電池板的輸出電流為I，要在8小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿，則：I=10Ah/8=1.25A；

太陽能電池板選用：12V—2A的電池。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

1）極具創(chuàng)意的廣告形式，LED燈組通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

2）太陽能板安置在自行車表面，將光能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在鋰電池中，用以照明、裝飾和發(fā)熱等功能。

3）車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電力發(fā)熱驅(qū)趕嚴(yán)寒，更具人

性化。

4）內(nèi)部設(shè)計(jì)有短路、過流等保護(hù)，使整個(gè)太陽能廣告自行車安裝調(diào)試更簡單。

6 市場前景

本產(chǎn)品新穎獨(dú)特的廣告形式，既能達(dá)到預(yù)期的廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)，適合商業(yè)運(yùn)作。

1）將太陽能轉(zhuǎn)化的電能，用做廣告、照明、測量車速、自動(dòng)取暖（在冬天）。節(jié)約了電費(fèi)開支，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2）由低功耗的單片機(jī)控制，利用車自身發(fā)電帶動(dòng)的輔助加熱、照明裝置給使用者帶來了舒適、安全、環(huán)保、綠色、節(jié)能的享受，解決了當(dāng)今自行車無法利用太陽能的缺陷，市場應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]秦曾煌.電工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004：

41-46.

[2]王昆.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].武漢：高等教育出版社，1995：42-56.endprint

摘 要 本設(shè)計(jì)為一種新型太陽能廣告自行車，在前輪的車條上安裝有低功耗的32個(gè)LED組成的燈條，當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的Freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面；其廣告形式新穎、美觀、環(huán)保、安全，達(dá)到很好的宣傳效果并且產(chǎn)品成本低，適合商業(yè)運(yùn)作。在車身上安裝有太陽能電池板，將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，減少了對不可再生能源的利用；面對寒冷的天氣，在車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電阻絲發(fā)熱使得騎車成為一種享受；車上安裝轉(zhuǎn)向燈設(shè)備，提高了夜里行車的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞 太陽能；廣告；自行車；節(jié)能減排

中圖分類號：U484 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）17-0015-01

1 研究背景及意義

騎自行車代替開車出行可節(jié)約大量化石能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)如果有1/3的人用騎自行車替代開車出行，那么每年將節(jié)省汽油消耗約1700萬噸，相當(dāng)于一家大型石化公司全年汽油產(chǎn)量。而全國的廣告費(fèi)用更是居高不下，2010年中國廣告投放總額（不包括戶外投放）超過7200億元，與2009年相比達(dá)到了11.3%的增幅。2011年僅山東各主要電臺(tái)，每月的廣告費(fèi)用約為120萬。鑒于此，我們設(shè)計(jì)了新型太陽能廣告自行車。如果把本產(chǎn)品進(jìn)行全國推廣，其新穎的廣告形式，既能達(dá)到廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)用。

2 新型太陽能發(fā)電自行車總體設(shè)計(jì)

新型太陽能廣告自行車主要由六個(gè)模塊組成：

1）LED燈條模塊：利用LED燈條的亮和滅來顯示廣告詞或畫面。

2）電源控制模塊：通過太陽能電池板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為整個(gè)系統(tǒng)提供電力保障。

3）車把加熱模塊：利用輔助加熱裝置給使用者提供舒適、安全的享受。

4）車燈控制模塊：以高亮LED作為車大燈，加轉(zhuǎn)向燈。提高使用者在夜間騎車的安全系數(shù)。

5）測速車速模塊：用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速，為控制部分提供控制參數(shù)。

6）核心控制模塊：控制燈條內(nèi)LED燈、車燈、電阻絲以及充放電的實(shí)現(xiàn)。

LED燈條模塊：

前輪車條上安裝有低耗能的32個(gè)LED組成的燈條，通過矩陣式連接方法排列組成。當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，燈條內(nèi)LED的亮和滅，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

電源模塊設(shè)計(jì)：

利用太陽能和交流電切換模式。在晴天時(shí)可利用太陽能電池板為蓄電池充電；而在陰雨天氣，可切換到交流電充電模式。采用這種模式既能體現(xiàn)節(jié)能減排理念，又解決在陰雨天不能及時(shí)為蓄電池充電的缺陷。

車把加熱模塊：

車把內(nèi)裝有電阻絲，電阻絲利用電能加熱。該方式成本低，耗電少，加熱快。

車燈控制模塊：

用1W高亮白光LED燈，此燈亮度高，體積小，性價(jià)比、壽命都高于其他照明燈，突出節(jié)能減排的理念。

測量車速模塊：

采用干簧管測速，在自行車前輪安裝有小型磁鐵，車圈上安裝有干簧管（霍爾元件）用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速。（可以自動(dòng)控制無極調(diào)整車速）讓使用者很好的控制車速。干簧管價(jià)格低廉、性價(jià)比高，且技術(shù)要求低，便于操作。

核心控制模塊：

用freescale MC9S12X128單片機(jī)作為核心控制芯片。該芯片價(jià)格適中，系統(tǒng)穩(wěn)定，具有睡眠低功耗模式，可喚醒觸發(fā)。

3 新型太陽能發(fā)電自行車的工作原理示意圖及說明

新型太陽能廣告自行車工作原理示意圖

在晴天，太陽能電池板通過電源管理模塊將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中；在陰天，又可以切換到交流電充電模式；32個(gè)LED燈通過車輪的旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)新意的廣告效果；前輪安有小磁鐵，車圈上安有干簧管用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速；當(dāng)按下車把加熱開關(guān)后，核心控制器控制車把內(nèi)的電阻絲利用電能加熱；車把上還配有轉(zhuǎn)向燈，夜里騎車更安全。

4 性能分析

4.1 蓄電池容量的選用

LED燈的功率：20mW×32=640mW=0.64W；照明LED的功率為3W；加熱功率為20W×2=40W；工作電壓選用12V，工作電流：I=（0.64mW+3W+40W）/12=3.6A。每天2小時(shí)騎行時(shí)間，則Q=3.6×2=7.2Ah，即容量至少為7.2Ah。

綜上所述電池選用：12V-10Ah的鉛酸蓄電池。

4.2 太陽能電池板的選用

按太陽能電池板每天工作8小時(shí)計(jì)算，設(shè)電池板的輸出電流為I，要在8小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿，則：I=10Ah/8=1.25A；

太陽能電池板選用：12V—2A的電池。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

1）極具創(chuàng)意的廣告形式，LED燈組通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

2）太陽能板安置在自行車表面，將光能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在鋰電池中，用以照明、裝飾和發(fā)熱等功能。

3）車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電力發(fā)熱驅(qū)趕嚴(yán)寒，更具人

性化。

4）內(nèi)部設(shè)計(jì)有短路、過流等保護(hù)，使整個(gè)太陽能廣告自行車安裝調(diào)試更簡單。

6 市場前景

本產(chǎn)品新穎獨(dú)特的廣告形式，既能達(dá)到預(yù)期的廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)，適合商業(yè)運(yùn)作。

1）將太陽能轉(zhuǎn)化的電能，用做廣告、照明、測量車速、自動(dòng)取暖（在冬天）。節(jié)約了電費(fèi)開支，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2）由低功耗的單片機(jī)控制，利用車自身發(fā)電帶動(dòng)的輔助加熱、照明裝置給使用者帶來了舒適、安全、環(huán)保、綠色、節(jié)能的享受，解決了當(dāng)今自行車無法利用太陽能的缺陷，市場應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]秦曾煌.電工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004：

41-46.

[2]王昆.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].武漢：高等教育出版社，1995：42-56.endprint

摘 要 本設(shè)計(jì)為一種新型太陽能廣告自行車，在前輪的車條上安裝有低功耗的32個(gè)LED組成的燈條，當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的Freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面；其廣告形式新穎、美觀、環(huán)保、安全，達(dá)到很好的宣傳效果并且產(chǎn)品成本低，適合商業(yè)運(yùn)作。在車身上安裝有太陽能電池板，將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中，減少了對不可再生能源的利用；面對寒冷的天氣，在車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電阻絲發(fā)熱使得騎車成為一種享受；車上安裝轉(zhuǎn)向燈設(shè)備，提高了夜里行車的安全系數(shù)。

關(guān)鍵詞 太陽能；廣告；自行車；節(jié)能減排

中圖分類號：U484 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）17-0015-01

1 研究背景及意義

騎自行車代替開車出行可節(jié)約大量化石能源。據(jù)統(tǒng)計(jì)如果有1/3的人用騎自行車替代開車出行，那么每年將節(jié)省汽油消耗約1700萬噸，相當(dāng)于一家大型石化公司全年汽油產(chǎn)量。而全國的廣告費(fèi)用更是居高不下，2010年中國廣告投放總額（不包括戶外投放）超過7200億元，與2009年相比達(dá)到了11.3%的增幅。2011年僅山東各主要電臺(tái)，每月的廣告費(fèi)用約為120萬。鑒于此，我們設(shè)計(jì)了新型太陽能廣告自行車。如果把本產(chǎn)品進(jìn)行全國推廣，其新穎的廣告形式，既能達(dá)到廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)用。

2 新型太陽能發(fā)電自行車總體設(shè)計(jì)

新型太陽能廣告自行車主要由六個(gè)模塊組成：

1）LED燈條模塊：利用LED燈條的亮和滅來顯示廣告詞或畫面。

2）電源控制模塊：通過太陽能電池板吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，為整個(gè)系統(tǒng)提供電力保障。

3）車把加熱模塊：利用輔助加熱裝置給使用者提供舒適、安全的享受。

4）車燈控制模塊：以高亮LED作為車大燈，加轉(zhuǎn)向燈。提高使用者在夜間騎車的安全系數(shù)。

5）測速車速模塊：用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速，為控制部分提供控制參數(shù)。

6）核心控制模塊：控制燈條內(nèi)LED燈、車燈、電阻絲以及充放電的實(shí)現(xiàn)。

LED燈條模塊：

前輪車條上安裝有低耗能的32個(gè)LED組成的燈條，通過矩陣式連接方法排列組成。當(dāng)自行車前輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，車條上的干簧管檢測到信號，發(fā)送至有低功耗功能的freescale xs128單片機(jī)，單片機(jī)控制燈的亮暗順序，通過車輪的旋轉(zhuǎn)，燈條內(nèi)LED的亮和滅，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

電源模塊設(shè)計(jì)：

利用太陽能和交流電切換模式。在晴天時(shí)可利用太陽能電池板為蓄電池充電；而在陰雨天氣，可切換到交流電充電模式。采用這種模式既能體現(xiàn)節(jié)能減排理念，又解決在陰雨天不能及時(shí)為蓄電池充電的缺陷。

車把加熱模塊：

車把內(nèi)裝有電阻絲，電阻絲利用電能加熱。該方式成本低，耗電少，加熱快。

車燈控制模塊：

用1W高亮白光LED燈，此燈亮度高，體積小，性價(jià)比、壽命都高于其他照明燈，突出節(jié)能減排的理念。

測量車速模塊：

采用干簧管測速，在自行車前輪安裝有小型磁鐵，車圈上安裝有干簧管（霍爾元件）用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速。（可以自動(dòng)控制無極調(diào)整車速）讓使用者很好的控制車速。干簧管價(jià)格低廉、性價(jià)比高，且技術(shù)要求低，便于操作。

核心控制模塊：

用freescale MC9S12X128單片機(jī)作為核心控制芯片。該芯片價(jià)格適中，系統(tǒng)穩(wěn)定，具有睡眠低功耗模式，可喚醒觸發(fā)。

3 新型太陽能發(fā)電自行車的工作原理示意圖及說明

新型太陽能廣告自行車工作原理示意圖

在晴天，太陽能電池板通過電源管理模塊將太陽能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在蓄電池中；在陰天，又可以切換到交流電充電模式；32個(gè)LED燈通過車輪的旋轉(zhuǎn)呈現(xiàn)新意的廣告效果；前輪安有小磁鐵，車圈上安有干簧管用于檢測車輪的轉(zhuǎn)速；當(dāng)按下車把加熱開關(guān)后，核心控制器控制車把內(nèi)的電阻絲利用電能加熱；車把上還配有轉(zhuǎn)向燈，夜里騎車更安全。

4 性能分析

4.1 蓄電池容量的選用

LED燈的功率：20mW×32=640mW=0.64W；照明LED的功率為3W；加熱功率為20W×2=40W；工作電壓選用12V，工作電流：I=（0.64mW+3W+40W）/12=3.6A。每天2小時(shí)騎行時(shí)間，則Q=3.6×2=7.2Ah，即容量至少為7.2Ah。

綜上所述電池選用：12V-10Ah的鉛酸蓄電池。

4.2 太陽能電池板的選用

按太陽能電池板每天工作8小時(shí)計(jì)算，設(shè)電池板的輸出電流為I，要在8小時(shí)內(nèi)將蓄電池充滿，則：I=10Ah/8=1.25A；

太陽能電池板選用：12V—2A的電池。

5 創(chuàng)新點(diǎn)

1）極具創(chuàng)意的廣告形式，LED燈組通過車輪的旋轉(zhuǎn)，利用人眼的視覺暫留，顯示一幅完整的廣告詞或者畫面。

2）太陽能板安置在自行車表面，將光能轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存在鋰電池中，用以照明、裝飾和發(fā)熱等功能。

3）車把內(nèi)裝有電阻絲，利用電力發(fā)熱驅(qū)趕嚴(yán)寒，更具人

性化。

4）內(nèi)部設(shè)計(jì)有短路、過流等保護(hù)，使整個(gè)太陽能廣告自行車安裝調(diào)試更簡單。

6 市場前景

本產(chǎn)品新穎獨(dú)特的廣告形式，既能達(dá)到預(yù)期的廣告效果，又能節(jié)約廣告費(fèi)，適合商業(yè)運(yùn)作。

1）將太陽能轉(zhuǎn)化的電能，用做廣告、照明、測量車速、自動(dòng)取暖（在冬天）。節(jié)約了電費(fèi)開支，經(jīng)濟(jì)實(shí)用。

2）由低功耗的單片機(jī)控制，利用車自身發(fā)電帶動(dòng)的輔助加熱、照明裝置給使用者帶來了舒適、安全、環(huán)保、綠色、節(jié)能的享受，解決了當(dāng)今自行車無法利用太陽能的缺陷，市場應(yīng)用前景廣闊。

參考文獻(xiàn)

[1]秦曾煌.電工技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2004：

41-46.

[2]王昆.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].武漢：高等教育出版社，1995：42-56.endprint